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Universidad Autónoma de Occidente
Facultad de Ciencias Básicas
Departamento de Física
Superficies Equipotenciales
Objetivo

Comprender los conceptos de líneas equipotenciales y de campo eléctrico.

Usar las líneas equipotenciales para dibujar las líneas de campo eléctrico.
Fundamentación
Las líneas de campo nos ayudan a visualizar los campos eléctricos. De manera semejante, el potencial
en diversos puntos de un campo eléctrico se puede representar gráficamente mediante superficies
equipotenciales.
Una superficie equipotencial es una superficie tridimensional sobre la cual el potencial eléctrico V es el
mismo en todos los puntos. En una región donde está presente un campo eléctrico se pueden construir
superficies equipotenciales. En los diagramas se suele mostrar solo unos pocos potenciales
representativos, a menudo con diferencias de potencial iguales entre superficies adyacentes.1
Como el potencial es constante sobre una superficie de este tipo, el cambio de potencial eléctrico
cuando una carga de prueba experimenta un desplazamiento dl paralelo a la superficie es:
dV  E  d l  0
(1)
Como E  d l es cero para cualquier dl paralelo a la superficie, las líneas de campo eléctrico deben ser
perpendiculares a la superficie equipotencial. Las líneas de campo eléctrico y las superficies
equipotenciales son siempre mutuamente perpendiculares.2
En esta práctica no usará sensor alguno para determinar la polaridad de los productores de carga.
Medirá la cantidad de carga transferida a la hielera de Faraday, al ponerla en contacto con cada
productor de carga. Finalmente, usará el sensor de carga para medir la carga por inducción del
recipiente, y comparará la carga por contacto con la carga por inducción.
Pre-informe
Para la realización de esta práctica es imprescindible que tenga un conocimiento básico sobre algunos aspectos. El
instructor evaluará este conocimiento solicitando un pre-informe (individual o grupal) o a través de una prueba
corta antes de iniciar la práctica.
1. ¿En una región donde esté presente un campo eléctrico puede un punto tener dos potenciales
diferentes? ¿Las superficies equipotenciales pueden tocarse o cruzarse?
2. Laboratorio Virtual. Busque el Procedimiento del experimento online propuesto en la página:
Pellissippi State Technical Community College. Physics 2020 (Online) Experiments. Last Updated: May 22, 2006.
Electric Field Mapping
http://www.pstcc.edu/departments/natural_behavioral_sciences/Experim%2001web.htm
Realice las secciones A1 (líneas de campo de un dipolo eléctrico) y D1.1 (líneas de campo para
placas paralelas con cargas iguales y opuestas). Reporte sus observaciones.
Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Física Universitaria con Física
Moderna, volumen 2. Undécima edición, Pearson Educación, México, 2005.
2
Paul A. Tipler, Gene Mosca. Física para la Ciencia y la Tecnología, volumen 2. Reverté, Barcelona, 2005.
1
Práctica: Superficies Equipotenciales
Universidad Autónoma de Occidente
Facultad de Ciencias Básicas
Departamento de Física
Realice una configuración placa cargada + carga puntual usando 9 cargas ( 1) para la placa y 1 carga
( 9 ) para la partícula cargada. Reporte sus observaciones.
3. Opcional. Realice la simulación que encuentra en la página:
Wolfgang Christian. Physlets (Physics Applets), 2005.
Fields, Field Lines, and Equipotential Curves.
http://webphysics.davidson.edu/applets/efield4/field_potentials.html
Equipo Requerido

Fuente de corriente directa

Voltímetro Análogo

Electrodos de varias formas

Cubeta con agua

3 láminas de Acrílico

Lápiz

3 hojas de papel calcante

Cables de conexión

Secador
Procedimiento
Parte I. Configuración del equipo
1. Realice el montaje que muestra la Figura 1, usando las placas paralelas como electrodos. Verifique
que el nivel del agua esté 2 mm por encima de la superficie del acrílico y que la fuente esté a una
diferencia de potencial de 10 V.
Fuente de Voltaje DC10V
Voltímetro
Electrodos
Cubeta con agua +
lámina de acrílico
Figura 1. Montaje experimental.
Parte II. Obtención de líneas equipotenciales
1. Utilizando la configuración de electrodos de placas planas paralelas marque con el lápiz puntos sobre el
acrílico que estén a un mismo potencial. La unión de estos puntos determina una línea equipotencial.
2. Repita el paso anterior para obtener 5 líneas equipotenciales diferentes. Procure que la diferencia de
potencial entre las líneas sea la misma. Sugerencia: Apague la fuente para pasar de una línea de
equipotencial a otra.
3. Cambie el acrílico y repita la actividad para otras dos configuraciones de electrodos (ver ejemplos
en la Figura 2).
Práctica: Superficies Equipotenciales
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Figura 2. Otras posibles configuraciones de electrodos.
4. Seque los acrílicos teniendo cuidado de no borrar los puntos obtenidos.
5. Transcriba en papel calcante los puntos encontrados en las actividades 2, 3 y 4.
Análisis
Las preguntas que se dan a continuación no deben ser respondidas como un cuestionario Pregunta/Respuesta.
Empléelas como una guía para desarrollar su análisis de una manera fluida, apoyándose en las gráficas y en sus
observaciones durante las mediciones realizadas.
Parte II. Obtención de líneas equipotenciales
Para cada una de las configuraciones de electrodos usadas:
1. Dibuje las líneas equipotenciales. Indique el voltaje registrado en cada una de ellas.
2. Usando un color diferente, dibuje las líneas de campo eléctrico correspondientes.
3. Realice una gráfica voltaje vs. posición para los ejes indicados en la Figura 2 en cada configuración.
4. Realice una descripción cualitativa del comportamiento del voltaje cerca y lejos de los electrodos
empleados.
Bibliografía
Práctica: Superficies Equipotenciales
Universidad Autónoma de Occidente
Facultad de Ciencias Básicas
Departamento de Física
Caltech Physics. Physics 1bc Java Applets. Last Updated: May 22, 2006.
Electric Field
http://www.cco.caltech.edu/~phys1/java/phys1/EField/EField.html
Wolfgang Christian. Physlets (Physics Applets), 2005.
Fields, Field Lines, and Equipotential Curves
http://webphysics.davidson.edu/applets/efield4/field_potentials.html
Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Física Universitaria con Física Moderna,
volumen 2. Undécima edición, Pearson Educación, México, 2005.
Paul A. Tipler, Gene Mosca. Física para la Ciencia y la Tecnología, volumen 1. Reverté, Barcelona, 2005.
Pellissippi State Technical Community College. Physics 2020 (Online) Experiments. Last Updated: May 22, 2006.
Electric Field Mapping
http://www.pstcc.edu/departments/natural_behavioral_sciences/Experim%2001web.htm
Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Física Universitaria, volumen 1.
Undécima edición, Pearson Educación, México, 2005.
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